【洞察】微型粒子加速器是未来粒子加速器重要发展方向应用前景更为广阔

2024-03-13 16:05

粒子加速器是核科学、医学、物理学、化学、生物学等领域研究的重要工具，分为直线加速器、同步加速器、回旋加速器等多种类型。

微型粒子加速器是一种新型粒子加速器。微型离子加速器是未来粒子加速器重要发展方向，与普通粒子加速器相比，其具有加速梯度高、结构紧凑、成本低、运行效率较高等优势。

粒子加速器是核科学、医学、物理学、化学、生物学等领域研究的重要工具，分为直线加速器、同步加速器、回旋加速器等多种类型。但传统粒子加速器存在占地面积大、结构复杂、造价昂贵等问题，使得其应用受到一定限制。

根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年微型粒子加速器行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，随着科学技术发展，市场对高效、微型的粒子加速器需求不断释放，微型粒子加速器应运而生。微型粒子加速器体积小，可集成到各种设备和系统中，在医疗、半导体、材料、能源、科学研究等领域应用前景更为广阔。

在医疗领域，微型粒子加速器可替代传统粒子加速器，用于癌症治疗中的放射治疗及新型药物的制备；在工业领域，微型粒子加速器可用于制造X射线、γ射线、THz等光源及新型材料，应用在材料加工、半导体制造、工业探伤等领域；在科学领域，微型粒子加速器可集成在实验室设备中，用于宇宙学、天体物理学、高能粒子物理实验的研究。

传统粒子加速器是采用射频（RF）腔体、金属谐振腔进行电子加速。利用激光加速光子纳米结构中的电子是微型加速器制备潜力解决方案之一。纳米光子加速器又称为介质激光加速器（DLA），是利用纳米光子结构来实现电子加速和束流控制的新型粒子加速器。纳米光子加速器特征是可将电场的相位、速度与电子同步，粒子损失得到大幅缓解。

近年来，全球范围内，日本、美国、德国、中国等国家都在积极研制纳米光子加速器，并取得一定成果，如德国埃尔兰根-纽伦堡大学研究团队研发出全球首台纳米光子电子加速器（NEA），该设备结合了粒子加速及横向束约束技术，可在500微米、225纳米宽的通道内实现粒子加速和横向光束限制。

新思界行业分析人士表示，微型粒子加速器体积小、结构紧凑、成本低，在医学、科学、工业等领域应用潜力巨大。但目前来看，全球微型粒子加速器技术仍处于发展初期，主要用于低能电子的加速和控制，在高能粒子加速和控制方面尚不能替代传统粒子加速器，未来微型粒子加速器仍需进一步研究和改进。

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